银河系中发现奇怪无线电信号 每18分钟重复一次

银河系中发现奇怪无线电信号 每18分钟重复一次

银河系中发现奇怪无线电信号 每18分钟重复一次

银河系中发现奇怪无线电信号 每18分钟重复一次

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:一个对宇宙中的无线电波进行测绘的团队发现了一个不寻常的东西,其每小时会释放三次巨大的能量爆发,并且它还不同于天文学家之前所见的任何东西。发现它的团队认为它可能是一颗中子星或白矮星--恒星的塌缩核心--拥有一个超强的磁场。

在太空中旋转,这个奇怪的天体发出一束辐射,穿过我们的视线,并在每20分钟内有一分钟是天空中最明亮的无线电源之一。来自科廷大学国际射电天文研究中心节点的天体物理学家Natasha Hurley-Walker博士带领团队做出了这个发现。她说道:“在我们的观测中,这个天体在几个小时内出现和消失。这完全出乎我们的意料。

对于一个天文学家来说,这有点诡异,因为天空中没有任何已知的东西可以做到这一点。而且它离我们真的很近--约4000光年远。它就在我们的银河系后院。”科廷大学荣誉学生Tyrone O'Doherty利用西澳大利亚内陆的默奇森广域阵列(MWA)望远镜和他开发的一项新技术发现了这个天体。

现正在科廷大学攻读博士学位的O'Doherty先生说道:“令人兴奋的是,我去年确定的光源竟然是一个如此奇特的天体。MWA的宽阔视野和极高的灵敏度是勘测整个天空和探测意外情况的完美选择。”宇宙中开启和关闭的物体对天文学家来说并不陌生--他们称之为“瞬变体”。

这项研究的论文共同作者Gemma Anderson博士说道:“当研究瞬变体时,你在观察一颗大质量恒星的死亡或它留下的残余物的活动。”“慢速瞬变体”--如超新星--可能在几天内出现,几个月后消失。“快速瞬变体”--像一种叫做脉冲星的中子星--在几毫秒或几秒钟内闪烁。

但Anderson表示,发现一个开启了一分钟的东西真的很奇怪。她称,这个神秘的天体非常明亮、比太阳还小但却发出高度极化的无线电波--表明这个天体有一个极强的磁场。

Hurley-Walker博士称,这些观察结果跟一种被称为“超长周期磁星”的预测天体相匹配。“这是一种缓慢旋转的中子星,在理论上已经被预测为存在。但没有人想到会直接探测到这样的一个,因为我们没有想到它们会如此明亮。不知何故,它将磁能转换为无线电波,比我们之前看到的任何东西都要有效得多。”

Hurley-Walker博士现在正在用MWA监测这个天体,看看它是否重新开启。“如果它恢复了,整个南半球甚至轨道上都有望远镜可以直接指向它。”Hurley-Walker博士计划在MWA的庞大档案中寻找更多这些不寻常的天体。“更多的探测结果将告诉天文学家,这是一个罕见的一次性事件,还是一个我们以前从未注意过的庞大的新群体。”

MWA主任Steven Tingay教授表示,该望远镜是平方千米阵列(SKA)的先驱仪器--在西澳大利亚和南非建造世界上最大的射电望远镜的全球倡议。

“找到这个天体并研究其详细属性的关键是我们已经能够在Pawsey研究超级计算中心收集并存储MWA在过去近十年中产生的所有数据,”他说道,“当你发现一个天体时,能通过这样一个庞大的数据集进行回看,这在天文学中是相当独特的。毫无疑问,在未来几年里,MWA和SKA还将发现更多的宝石。”

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(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:天文学家发现了一个奇怪的无线电信号,它来自我们银河系的某个地方,然而任何已知的天体都无法解释这种现象。当它处于活跃状态时,这个信号源会发出持续时间长达1分钟的高能射电暴,约每隔20分钟一次。

这个天体是由一个团队利用西澳大利亚的默奇森广域阵列(MWA)望远镜发现的,该望远镜使用无线电波扫描天空的大片区域。科廷大学荣誉学生Tyrone O'Doherty正在寻找银河系平面内的瞬时物体比较相隔24小时拍摄的一对图像以寻找在这段时间内亮度变化的东西。

果然,一个信号以巨大的无线电波峰值脱颖而出。当研究小组搜索同一地区的旧数据时,他们发现了更多具有惊人规律性的脉冲信号。不管它是什么,这个天体每隔18.18分钟就会像时钟一样发出脉冲,每个脉冲则持续30到60秒的时间。

这项研究的首席研究员Natasha Hurley-Walker博士表示:“在我们的观测中,这个天体在几个小时内出现和消失。这完全出乎意料。对于一个天文学家来说,这有点诡异,因为在天空中没有任何已知的东西能做到这一点。而且它离我们真的很近--约4000光年远。它就在我们的银河系后院。”

更加神秘的是,这个天体并不只是不断地这样做--它在2018年1月经历了一个活跃期,2月的大部分时间是关闭的,然后在3月的大部分时间又打开了。在这30天的每个活跃期,它都坚持其严格的时间表,但在之前的五年或之后的四年中却都没有。

那么它是什么呢?一个来自深空的可疑重复的无线电信号总是会引起外星人的话题,但研究人员说这是不可能的。该信号涵盖了非常广泛的频率范围,这表明它是一个自然来源。并且它的一些其他特征为它可能是什么提供了线索。

分析显示,来自该天体的光有90%是偏振的,这表明它有非常强的、高度有序的磁场。而它的重复性意味着它很可能在旋转。这些都是脉冲星和磁星的特征,而这个新的天体可能是其中之一--尽管是一个非常不寻常的天体。

这两个天体都是中子星的类型,是大质量恒星死亡后留下的紧凑核心。脉冲星发出的辐射束像灯塔一样扫过天空,这使它看起来像灯光在闪动。同时,磁星有极强的磁场。在罕见的情况下,中子星有可能既是脉冲星又是磁星,而由于这个新天体同时具有这两种特性,这就是一种可能性。

但有一个主要问题--它的旋转速度太慢了。脉冲星的旋转速度为几毫秒到几秒钟,而磁星的旋转速度可以慢到每10秒一次。这个新信号的18分钟旋转时间太长,无法整齐地装入盒子。

“问题是,如果你去做所有的数学运算,你会发现他们不应该有足够的能量来产生这种每20分钟一次的无线电波,”Hurley-Walker说道,“这是不可能的,它们应该是安静的。所以我们认为是磁场线以某种方式扭曲了。中子星经历了某种爆发或活动,导致暂时产生无线电波,这使得它强大到足以每20分钟产生一些东西。”

研究小组认为,该天体是一个“超长周期磁星”,这是一种慢速旋转的变体,已经被假设过但从未被探测到。

Hurley-Walker说道:“没有人想到会直接探测到这样的天体,因为我们没有想到它们会如此明亮。不知何故,它将磁能转换为无线电波,比我们之前看到的任何东西都要有效得多。”

有趣的是,磁星还是另一个宇宙之谜的主要候选人,即快速射电暴(FRB)。这些信号是短命的无线电波脉冲,可以是一次性的事件,也可以定期或随机地重复。虽然这些信号的来源尚未得到证实,但磁星具有所有正确的成分,最近在我们银河系中的一个磁星被发现发出了可疑的类似FRB的信号。

研究小组称,超长周期的磁星也有可能是FRB的原因。

和以往一样,这个谜团只有通过更多的观测才能被解开。研究小组正在计划使用MWA来关注这个新的天体以防它重新开启,另外通过扫描银河系平面来寻找任何其他潜伏在那里的迹象。对其他档案数据的搜索也可能发现类似的信号。

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(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:根据周三发表在《自然》杂志的论文显示,在绘制整个宇宙的无线电波图时,天文学家偶然发现了一个释放巨大能量的天体,它不同于他们以前所见的任何东西。这个旋转的空间物体,在2018年3月被发现,每小时发出三次辐射。在那些时刻,它成为从地球上可以看到的最明亮的无线电波源,就像一个天体的灯塔。

天文学家认为它可能是一颗坍塌的恒星的残余物,要么是一颗密集的中子星,要么是一颗死亡的白矮星,具有强大的磁场,或者它可能是完全不同的东西。研究人员表示:"在我们的观测中,这个物体在几个小时内出现和消失,这完全出乎意料。对于一个天文学家来说,这有点诡异,因为在天空中没有任何已知的东西能做到这一点。而且它离我们真的很近,大约4000光年远。它就在我们的银河系后院。"

科廷大学博士生Tyrone O'Doherty在使用西澳大利亚内陆的默奇森广域阵列望远镜时做出了这个不寻常的发现。图片显示了神秘的重复瞬变体的位置。当研究瞬变体时,你在观察一颗大质量恒星的死亡或它留下的残余物的活动,慢速瞬变体,如超新星,可能在几天内出现,并在几个月后消失。快速瞬变体,像一种叫做脉冲星的中子星,在几毫秒或几秒钟内闪亮和消失。

然而,这个新的、令人难以置信的明亮物体,每18分钟才开启大约一分钟。研究人员表示,他们的观察结果可能与超长周期磁星的定义相吻合。磁星通常在一秒钟内亮起,但这个物体需要更长的时间。这可能是一种缓慢旋转的中子星,理论上已经预测到它的存在,但是没有人想到会直接探测到这样的一个中子星,没有想到会如此明亮。不知何故,它将磁能转换为无线电波,比之前看到的任何东西都要有效得多。

研究人员将继续监测该物体,看它是否重新开启,同时,他们正在寻找其他类似物体的证据。

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研究团队利用位于西澳大利亚的默奇森宽场阵列(MWA)观察到的,是一个时而明亮,时而暗淡的信号源:在持续30~60秒的爆发期,剧烈释放的能量让它成为同波段最明亮的射电源之一;随后天体陷入超过17分钟的沉寂,直至再次爆发。整个爆发周期的时长约为18分钟。在2018年1月至3月间,这个信号源不时地闪烁——MWA先后71次捕捉到这个信号。但在此之后,它却再也没有出现过。

这项研究的通讯作者,澳大利亚科廷大学国际射电天文学研究中心(ICRAR)的天体物理学家Natasha Hurley-Walker博士说:“这是完全在意料之外的。对天文学家来说它仿佛是一个幽灵,此前从未发现有天体能做到这一点。”相对于宇宙来说,这个天体离我们很近,“只有”大约4000光年,就在银河系的后院。

这个天体的奇异之处,究竟体现在什么地方?事实上,天体时而明亮、时而暗淡,这种周期性现象本身并不罕见。天文学家将这些天体称作“暂现源”,它们记录的往往是巨大的天体死亡时,或者是天体的遗骸爆发的现场。

根据这个周期的长短,已知的暂现源分为两大类:在高频射电波段,超新星这样的慢速暂现源每次爆发可能会持续数日,随之而来的是长达几个月的漫长消失期;另一类是快速暂现源,例如脉冲星,爆发周期可能只有短暂的几毫秒至几秒。

这次发现的新天体与脉冲星同属低频射电天空,但其18分钟的爆发周期,比已知的最长的脉冲星爆发周期还要长9倍,这样的周期是此前从未观测到的。

这个首次出现的神秘天体究竟是什么?研究团队随后展开了分析。天文观测与数据分析显示,这个异常明亮、比太阳还小的天体释放出高度偏振的射电信号,这说明这个旋转的天体拥有极强的磁场。在已有的理论中,有一种被预言可以存在的天体,符合这个全新天体的特征,这就是超长周期磁星。

“此前有理论预言,存在一种缓慢旋转的中子星。但没有人预料到可以直接观测到这种天体,因为我们没有想到它会如此明亮,” Hurley-Walker博士说,“通过某种方式,它将磁场能量转化为射电波的效率,比此前发现的天体都要高。”此外,研究团队指出,该天体同样有可能是拥有超强磁场的白矮星。它的确切身份,还需要更多后续研究来确认。

对于“外星文明产物”这样的猜想,Hurley-Walker博士同样给出了回应:“我考虑过这种可能性,但它覆盖的频率波段之宽,只可能是自然天体的过程,而不是人为信号。”

这个全新天体的发现,离不开观测设备性能的提升。完成此次观测的MWA观测波段在70兆赫兹至300兆赫兹之间。这个视场(即能观测的范围)宽阔、灵敏度极高的设备是巡视整个宇宙、探索未知现象的有力工具。

最早注意到这个信号的,是科廷大学的博士生Tyrone O‘Doherty。去年年初,当时还是本科生的O’Doherty在整理MWA的观测数据时,发现了这个异常信号。他说:“很高兴能看到,我在去年看到的射电源最终成为如此奇异的天体。”

当然,观测到这个信号只是起点,要揭示它的特征,还需要大量数据处理工作。“这项研究的数据量非常大,生成的图像在一千万张以上。” 本文第二作者,现任中国科学院上海天文台助理研究员的张翔博士介绍道。上海天文台的中国SKA区域中心原型机与澳大利亚的Pawsey超算中心、CSIRO Pearcey超级计算机等共同承担了这项研究的数据处理工作。

这个意料之外的发现对未来的天文学研究有着重要的指导意义。张翔博士点评道:“以往低频射电对恒星的观测往往集中在脉冲星等,射电望远镜主要搜寻出现周期为秒级甚至以下的天体。发现这样的长周期天体后,天文学家可以重新在历史观测数据中查找类似的天体,并安排新的观测。”

而这正是研究团队接下来的目标。“更多的探测将告诉我们,这究竟只是一个罕见的一次性现象,还是大量存在,只是我们此前没有发现过。” Hurley-Walker博士说。

MWA是新一代射电望远镜——平方公里阵列(SKA)低频望远镜——的先导设备,上海天文台作为正式成员单位参加MWA的II期运行,优先获取相关数据及科学资源。在本项研究工作中,上海天文台自主研发的中国SKA区域中心原型机承担了该项目部分MWA数据的存储,参与了宽波段偏振数据的处理,完成了部分偏振图像的分析,并与澳大利亚SKA区域中心的计算设备共同完成了其他数据处理任务。

参考资料:

[1] N。 Hurley-Walker et al。, A radio transient with unusually slow periodic emission。 Nature (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41586-021-04272-x

[2] Mysterious object unlike anything astronomers have seen before。 Retrieved Jan。 26, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/941140

[3] 科学家通过SKA先导望远镜发现超强磁场新天体。 Retrieved Jan。 27, 2022 from https://www.cas.cn/syky/202201/t20220127_4823849.shtml

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一位天体物理学家带领团队做出了这一发现。与国际射电天文学研究中心科廷大学节点合作的 Natasha Hurley-Walker 博士说,这个天体“完全出乎意料”。

“在我们的观测中,这个天体在几个小时内出现和消失,”Hurley-Walker说(根据ICRAR的一份新闻稿)。研究人员说,这个神秘的天体每二十到三十分钟就会发出一分钟的辐射束。此外,它是研究人员在天空中见过的最亮的无线电源之一。研究人员给这个天体贴上了一个重复瞬态天体的标签。从本质上讲,它在再次进入黑暗之前会释放出短暂的能量爆发。

然而,更耐人寻味的是,这个神秘的重复瞬态天体离我们只有4000光年左右的距离。Hurley-Walker在谈到这个天体时说:“它就在我们的银河系‘后院’。”不幸的是,目前对该天体的其他信息了解不多。然而,Hurley-Walker博士说,它符合他们称之为“超长周期磁星”的天体物理学天体的预测。

她解释说:“这是一种缓慢旋转的中子星,在理论上已经被预测为存在。没有人想到会直接探测到这样的一个天体,因为我们没有想到它们会如此明亮。”

此外,Hurley-Walker博士说,这个神秘的重复瞬态天体正在将磁能转换为无线电波,比他们所见过的任何其他东西都更有效。

这并不是研究人员第一次观察到太空中的瞬态天体。事实上,它们实际上是很常见的。根据ICRAR和科廷大学的天体物理学家Gemma Anderson博士的说法,有几种不同类型的瞬态天体。

快速瞬态天体通常是中子星,在几毫秒内闪亮和关闭。其他的慢速瞬态天体则像超新星。它们在几天内出现,但在几个月后就会消失。这个特殊的神秘的重复瞬态天体很明亮,比我们的太阳还要小。该天体发出了高度偏振的无线电波。研究人员说,这表明它周围有一个非常强大的磁场。

就像我们在宇宙中发现的其他奇怪的天体一样(比如来自木星卫星的奇怪声音),研究人员将继续监测这个新的、神秘的重复瞬态天体,以了解它的更多信息。




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